小型耀斑就能严重威胁红矮星的宜居行星

[ 录入者:gohomeman1 | 时间:2017-06-08 21:57:05 | 作者:gohomeman1译 | 来源:哈勃官网 | 浏览:2105次 ]

原文标题:Mini-Flares Potentially Jeopardize Habitability of Planets Circling Red Dwarf Stars

原文作者:Chase Million;Christine Pulliam,Ray Villard

来自:哈勃官网; 发表时间:2017.6.6

翻译:gohomeman1  审校:数星星的猫(编译版权所有,未经许可请勿转载)

2017.6.6:太阳耀斑及伴随的爆发,能够触发地球上的极光;在更不利的情形下,危害卫星运作,甚至电网的运行。在更冷的红矮星上,耀斑是否能对系外行星造成更大的破坏,直到使得它们变得不再宜居?为帮助回答该问题,天文学家力图找出,红矮星上有代表性的耀斑爆发率为多大?

红矮星的耀斑爆发对系外行星造成大破坏示意图。大图:5.9MB,版权:NASA、ESA,研究者团队。

在系外行星领域,较冷的红矮星现在正是搜寻热点。基于已经发现宜居带行星的TRAPPIST-1和LHS 1140系统推算,在银河系中最普遍的红矮星,至少有十亿颗以上拥有类地行星。但是,就像我们的太阳一样,许多的此类恒星有强烈的耀斑爆发。红矮星真的像它们表面看起来的那样对生命友好么?还是这些耀斑将使其近旁的行星全都变成不毛之地?

为准确回答这个问题,一个科学家团队,收集了星系演化探测卫星(GALEX)的10年紫外观测档案,特意寻找因耀斑爆发导致的恒星突然增亮。耀斑辐射分布在广泛的电磁波段,其中的紫外辐射占据了整个能量段的重要部分,而这正是GALEX擅长的。与此对应的,红矮星本身因为表面温度低,紫外辐射很低。这种结构对比,结合GALEX观测对时间灵敏的特性,使得团队能够发现许多此前未曾探测到的低能级耀斑。这点很重要,因为虽然低能级耀斑对生命的破坏较少,但是这种小型耀斑很明显会频繁得多(就像红矮星比蓝巨星多得太多了),累积起来的效果就是行星环境的彻底恶化。

研究团队成员、马里兰州巴尔的摩市太空望远镜科研所(STScI)的斯科特·弗莱明(Scott Fleming)设问道:“行星持续沐浴在这种小型却仍具破坏力的耀斑下会如何呢?它们可是具有累积效应滴。”

为探测和准确测量这些耀斑,团队把GALEX数据进行了非常高精度的时间拆分。在累计曝光近半小时的图像数据中,团队能够把恒星亮度变化精确地按秒测定(不知道原理是什么,卷积网络没这么神奇啊,译注)!

研究报告首席作者、宾夕法尼亚州立大学的Chase Million(蔡司·百万?),领导了一个g光子(gPhoton)的项目,对储存在STScI 的 MAST数据库中、超过100TB的GALEX数据进行再加工(就是25个4TB硬盘的容量,现在是大数据时代,淡定;MAST 是Mikulski 空间望远镜档案的缩写)。团队于是利用Chase·百万 和STScI的Clara Brasseur 开发的定制软件,对上百个红矮星进行搜索,并从中发现了几十个耀斑。

Chase Million 接着解说:“在预期GALEX能够探测到的整个区段内,我们都发现了红矮星的耀斑。其中微型的婴儿耀斑,持续仅数秒;而巨型耀斑爆发可持续几分钟,使整个恒星变亮百倍以上。”

GALEX探测到的耀斑,与太阳产生的大量耀斑,很相似。然而因为红矮星又小又冷,它的宜居带非常靠近母恒星(远小于水星轨道,译注),因此那些行星受到的耀斑能量轰击,远远强于地球(辐射强度与距离是平方反比率,译注)。

大型耀斑爆发在这么近距离足以把行星的大气层吹散,而如此强烈的紫外辐射直射行星表面,肯定杀死所有暴露的生命(事实上百倍增亮的恒星足以把半个行星表面立刻烤焦;并在耀斑爆发产生的恒星风到达之前,先在行星大气中产生超级风暴,译注)。

现在,团队成员、STScI的Brasseur和Rachel Osten已经开始检查GALEX和开普勒(Kepler)系外行星任务的数据,以发现更多的类似耀斑。团队希望最终能在GALEX数据库中发现成百上千的耀斑。

GALEX项目合作组成员、帕萨迪那市加州大学的研究科学家Don Neill 感慨道:“这个研究成果显示了像GALEX 这样的巡天项目的(附加)价值所在。GALEX的原定目标是研究整个宇宙中的星系演化,现在却能对邻近恒星的系外行星宜居带研究产生影响。GALEX项目设计时,我们根本想不到它对系外行星领域也有用。”(当时系外行星还没什么概念呢,译注)

随着新一代的强大望远镜的建设,比如计划于2018年发射的詹姆斯·韦伯红外空间望远镜(JWST),我们最终将观测分析邻近红矮星旁系外行星的大气成分,搜寻可能的生命形式。然而,就像研究者不断在宇宙中发现新问题一样,这些过往项目产生的数据遗产,比如保存在MAST数据库中的那些,仍旧在提供令人兴奋的新的科学发现。

2017.6.5,第230届全美天文学大会在德克萨斯州奥斯汀市召开。次日中午,研究团队在大会上公布了他们的研究成果。

GALEX项目任务由加州大学的科学家领导,在紫外波段扫描宇宙,持续运行了十多年,于2013年结束。同样位于加利福尼亚州帕萨迪那市(Pasadena)、NASA的美国喷气推进实验室(JPL),负责该项目的运行,并制造了相关的科学仪器。加州大学负责管理JPL,并向美国宇航局(NASA)负责。

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